Gata de lipit şi expediere
Celulă de fabricaţie construită de FFT EDAG pentru componente din carbon
Centrul tehnologic Nordenham reprezintă locul în care ia naştere noua tehnologie de producţie. Împreună cu Premium Aerotec, FFT EDAG a proiectat o celulă de fabricaţie automatizată pentru poziţionarea lonjeroanelor pentru piesele de fuzelaj CFRP. Celula de producţie urmează să fie utilizată pentru fabricarea aeronavelor Airbus A350 XWB. Producţia noii aeronave Airbus începe în prezent şi primul avion se află în faza finală de asamblare. Unităţile de producţie sunt îmbunătăţite şi mai ales gradul de automatizare urmează să fie extins. La noul aparat de zbor, atât aripile, cât şi structura fuzelajului sunt fabricate cu tehnologii pe bază de materiale compozite din fibră de carbon. Unităţile de producţie vor fi dezvoltate în comun de FFT EDAG şi filiala EADS, Premium Aerotec. Aceste două companii au închiriat un spaţiu în noul centru tehnologic Nordenham. Premium Aerotec s-a specializat în construcţia de componente structurale pentru aeronave. Unităţile necesare de producţie sunt administrate şi îmbunătăţite de Premium Aerotec. FFT EDAG deserveşte numeroase industrii, mai ales sectorul auto şi sectorul aerospaţial, cu soluţii gata de utilizare pentru producţia în masă şi producţia de loturi şi pentru liniile de producţie la cheie. Compania este recunoscută pe piaţa globală ca cea mai mare companie independentă de proiectare.
Oportunitatea de a introduce tehnologii noi în sectorul aerospaţial nu a fost întotdeauna posibilă. Acest lucru este uşor de înţeles: din motive de securitate, se preferă adesea practicile tradiţionale ce presupun munca manuală. Dacă acum există o schimbare fundamentală legată de materialele folosite, metodele noi de producţie sunt esenţiale. Pentru a produce la o calitate superioară reproductibilă şi la costuri competitive, întrebarea nu este dacă, ci doar cum să se automatizeze producţia. Până acum, construcţia carcaselor de fuzelaj din materiale compozite necesită, totuşi, multă muncă manuală. Prima celulă de producţie este menită să demonstreze că fixarea manuală a lonjeroanelor poate fi automatizată. Principiul este cunoscut: fibrele de carbon preimpregnate cu răşină, aşa-numita Prepreg, sunt plasate într-o matriţă, una peste cealaltă şi, în funcţie de grosimea necesară a pereţilor, în mai multe straturi. Părţile din materiale compozite sunt călite prin „coacere”, prin urmare sunt încălzite într-un cuptor sub presiune la o temperatură de aproximativ 180 °C şi sunt călite. Pentru a obţine rigiditatea necesară unui fuzelaj de avion, se introduc structuri suplimentare longitudinale de întărire, aşa-zisele lonjeroane, în carcasa prefabricată, care are deja forma fuzelajului. Deoarece acest proces are loc înainte de întărire, această fază poartă denumirea de „material ud”.
Automatizarea acestor paşi trebuie să depăşească câteva obstacole. Este foarte dificil să se transfere know-how-ul din alte procese. La final, structurile de mare precizie pentru aeronave trebuie asamblate din părţi mari, nu foarte rigide. În acelaşi timp, automatizarea trebuie să convingă sectorul aviaţiei nu doar din punct de vedere tehnic, ci şi economic. Ca şi în producţia din sectorul auto, o strategie platformă promite un nivel maxim de flexibilitate în privinţa cerinţelor de automatizare. Mike Wehn, Manager de Proiect la FFT EDAG Nordenham îşi aminteşte de dezvoltarea specificaţiilor: „Roboţii programabili flexibili vor înlocui marile dispozitive de fixare neflexibile.”
Flexibilitate nu doar pentru testare
Rezultatul regăsit acum în centrul tehnologic Nordenham este prima celulă efectivă de producţie. Aceasta este testată cu o componentă care are deja aproape jumătate din dimensiunea originalului. În partea de fuzelaj cu o lungime de şapte metri se introduc 16 lonjeroane în total. Ambii roboţi FANUC din celula de testare sunt echipaţi cu braţe cu rază mare de acţiune. Modelul de robot R-2000iB/100P prezintă o rază maximă de acţiune de 3.500 mm. Unul dintre cei doi roboţi este montat la sol. Robotul care fixează capul uneltei este montat pe o unitate cu şină. Controlerul R-30iA al robotului FANUC controlează toate axele. Un total de 17 axe sunt conectate, două braţe de roboţi cu câte şase axe fiecare, o unitate cu şină şi alte patru axe ale capului de procesare. În plus, mai multe actuatoare sunt instalate în cap, fiind integrate prin Profibus cu controlerul robotului. Wehn: „Elementele principale ale capului de robot sunt reprezentante de patru servomotoare FANUC integrate.” Aceste servomotoare permit părţilor laterale să se regleze între ele, astfel încât să poţi adapta capul la diferite geometrii. Idea constă în utilizarea de programe offline nu numai pentru simulaţie, ci şi pentru a transfera direct datele offline în programe de producţie şi pentru a lucra cu valorile provenite, de exemplu, de la RobCAD sau Catia. Wehn: „Nu va mai fi nevoie să efectuăm reglajele manuale ale capului, deoarece servomotoarele se vor regla singure, în mod automat, pentru fiecare program.” În această fază, dezvoltatorii FFT EDAG au luat în considerare diversele carcase de la Premium Aerotec. Iniţial, fiecare dintre aceste forme necesita o unealtă separată pentru plasarea precisă pe lonjeroane. Acest cap special proiectat, aşa-zis cap de rulare-lipire, este conceput astfel încât să fie necesară doar o singură unealtă.
Însă reglarea cu ajutorul servomotoarelor prezintă avantaje nu numai pentru producţia viitoare. Chiar şi în faza de proiectare a celulei, există mereu schimbări.
În general, planurile de proiectare din numeroase domenii nu sunt chiar bătute în cuie, după cum afirmă Wehn: „Lucrăm împreună cu Aerotec pentru a concepe un sistem de producţie, aşa cum ar putea fi într-o producţie viitoare efectivă - incluzând aspectele legate de utilizarea spaţiului şi incluzând logistica.”
FFT EDAG nu ar fi FFT EDAG, dacă această realizare nu ar declanşa una nouă. Deoarece, pentru a spori valoarea adăugată în sistemul de producţie, în vederea plasării lonjeroanelor, compania lucrează la un proiect de aşezare a foilor neţesute sau a altor materiale auxiliare introduse între lonjeroane. Şi următorul pas ar trebui să fie automatizat: aplicarea unei pelicule, care să acopere lonjeroanele şi materialele auxiliare.
Deplasarea sincronă în tehnologia cu mai multe braţe
„Foarte important”, spune Mike Wehn, este profilul de deplasare al robotului. Roboţii R 2000iB utilizaţi trebuie să selecteze lonjeroanele paralele aliniate în paralel cu matriţa, trebuie să le ridice printr-o mişcare de basculare şi trebuie apoi să le plaseze cu precizie milimetrică în interiorul matriţei. Ce se testează momentan cu doar doi roboţi ar putea accepta în curând dimensiuni mari: în acest caz, vor exista 4 roboţi p fiecare lungime de matriţă, care să manipuleze lonjeroane cu o lungime de până la 18 m. Acest lucru necesită precizie, dar şi o sincronizare superioară a mişcării. Folosind programarea convenţională, acest lucru ar fi o sarcină dificilă. „Datorită braţelor multiple, acest lucru este foarte comod de memorat”, afirmă Mike Wehn referitor la operaţiile de memorare ale roboţilor.
Secvenţa arată în felul următor: fiecare robot selectează câte un lonjeron, apoi printr-o mişcare de basculare, îl transferă în matriţă şi îl fixează la câţiva centimetri de suprafaţa materialului. Trebuie să se evite neapărat orice balansare necontrolată a lonjeroanelor. La lipirea unei benzi adezive lungi, un capăt al lonjeronului va fi apoi plasat cu exactitate pe suprafaţă cu ajutorul capului de rulare-lipire. Robotul se deplasează încet cu aşa-zisul cap de rulare-lipire de-a lungul axei cu şină, până când lonjeroanele sunt introduse complet. În acest fel, lonjeronul poate fi introdus în mare măsură, fără vreo forţă reactivă.
Mike Wehn explică de ce până şi introducerea ar trebui efectuată fără niciun fel de forţă sau tensiune: „În timpul poziţionării, trebuie să obţinem o precizie de plus/minus trei zecimi de milimetru.” Wehn: „Sarcina noastră a fost, printre altele, să demonstrăm că putem automatiza această poziţionare într-un mod extrem de stabil, precis şi repetitiv.”
Pentru a asigura o precizie absolută pe toată zonă de lucru de 18 x 3,5 metri pentru întregul proces, s-a adăugat un sistem Leica, care măsoară robotul în timpul deplasării sale de-a lungul lonjeroanelor, în apropierea TCP şi care corectează deviaţiile prin reglarea modelului 3D.
